Luận Văn Mô phỏng, thi công hệ thống pin mặt trời nuôi tải dc. Tìm hiểu vận hành hệ thống pin mặt trời độc lậ

TÓM TẮT LUẬN VĂN.
Năng lượng mặt trời cũng như nhiều nguồn năng lượng mới khác như năng lượng gió, năng lượng thủy triều , tuy không còn là đề tài mới đối với thế giới nhưng đối với Việt Nam vấn đề này gần đây mới được quan tâm.
Luận văn “MÔ PHỎNG, THI CÔNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NUÔI TẢI DC , TÌM HIỂU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI ĐỘC LẬP” là một đề tài chỉ nghiên cứu một mảng nhỏ trong hệ thống pin mặt trời, đó là phần nuôi tải DC.
Luận văn gồm 2 phần chính:
- Phần mô phỏng : mô phỏng hệ thống pin mặt trời nuôi tải DC bằng chương trình Bond-Graph gồm có: mô phỏng tấm pin mặt trời, mô phỏng bộ biến đổi DC-DC, mô phỏng Acquy và mô phỏng hệ thống gồm 3 phần trên.
- Phần thi công: thiết kế và thi công mạch nạp cho acquy và cung cấp cho phụ tải từ nguồn pin mặt trời. Mạch điện có hai phần chính là mạch điều khiển dùng PIC 18F8722 và mạch biến đổi DC-DC (Cuk converter).
Nội dung luận văn gồm 5 chương:
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI.
Chương 2: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NUÔI TẢI DC BẰNG CHƯƠNG TRÌNH BOND-GRAPH.
Chương 3: THI CÔNG MẠCH ĐIỆN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NẠP ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI.
Chương 4: TÌM HIỂU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI ĐỘC LẬP AA-121107_ISOLE .
Chương 5: KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.
Trong luận văn này tôi đã cố gắng đưa vào nội dung những phần lý thuyết quan trọng về hệ thống pin mặt trời. Đặc biệt là phần mô phỏng trong chương 2, nội dung giới thiệu về một công cụ mô phỏng mới, đó là chương trình 20Sim. Qua đây tôi không chỉ muốn giới thiệu về mô phỏng pin mặt trời mà còn mong muốn người đọc xem như đây là một ví dụ để tìm hiểu về chương trình mô phỏng này. Phần mạch điện chưa thật sự hoàn thiện nhưng những ai quan tâm đến vi điều khiển PIC, các mạch hồi tiếp dòng áp, mạch Cuk và mạch nguồn cách ly đều có thể lấy đây làm ví dụ để tham khảo. Mặc dù là kết quả tâm huyết của gần 3 tháng làm việc nhưng cũng không tránh được những sai xót, xin quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến. Rất tiếc tôi đã không có đủ thời gian và khả năng để theo đuổi đến cùng đề tài này, mong các bạn khóa sau phát triển và hoàn thiện hơn nữa. Xin đừng nghĩ đây chỉ là một luận văn, hãy nghĩ đến một ngày có một sản phẩm hệ thống pin mặt trời mang thương hiệu Việt Nam.

MỤC LỤC

Đề mục:
Trang bìa i
Nhiệm vụ luận văn
Lời cảm ơn ii
Tóm tắt luận văn iii
Mục lục iv
Danh sách bảng và hình vẽ vi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG PIN MẶT
TRỜI .1
1.1 Mặt trời và nguồn bức xạ Mặt trời 1
1.2 Ứng dụng của năng lượng Mặt trời .4
1.3 Pin mặt trời, cấu tạo và nguyên lý hoạt động .6
1.3.1 Cấu tạo 7
1.3.2 Nguyên lý hoạt động 10
1.4 Hệ thống pin mặt trời 13
1.4.1 Thiết kế một hệ thống pin mặt trời .14
1.4.2 Ứng dụng của pin mặt trời .16
CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NUÔI TẢI DC BẰNG CHƯƠNG
TRÌNH BOND-GRAPH .18
2.1 Giới thiệu chương trình Bond-Graph 18
2.1.1 Giao diện và các công cụ cơ bản .19
2.1.2 Một số mô hình cơ bản của chương trình Bond Graph 23
2.1.3 Một số quy tắc xây dựng mô hình mạch điện trên Bond-Graph 25
2.1.4 Các quy ước biểu diễn đường liên kết 26
2.2 Mô phỏng pin mặt trời 28
2.2.1 Sơ đồ tương đương của pin mặt trời .28
2.2.2 Dòng ngắn mạch Isc .29
2.2.3 Điện áp hở mạch VOC 29
2.2.4 Mạch điện tương đương chính xác .31
2.2.5 Tấm pin mặt trời 34
2.2.6 Điểm công suất cực đại MPP 36
2.2.7 Hệ số lấp đầy và hiệu suất của pin mặt trời .38
2.2.8 Mô phỏng pin mặt trời 38
2.3 Mạch biến đổi DC-DC 42
2.3.1 Mạch Cuk converter .42
2.3.2 Tính thông số chi tiết mạch Cuk .44
2.3.3 Mô phỏng mạch Cuk bằng chương trình Bond-Graph .46
2.4 Acquy 48
2.4.1 Giới thiệu về Acquy 48
2.4.2 Các phương pháp phóng và nạp Acquy .50
6
2.4.3 Các chế độ vận hành .51
2.4.4 Mô hình Bond Graph của Acquy 51
2.5 Mô phỏng mạch nạp Acquy trong hệ thống pin mặt trời độc lập .53
CHƯƠNG 3: THI CÔNG MẠCH ĐIỆN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NẠP
ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI 57
3.1 Thi công mạch nạp Acquy từ nguồn pin mặt trời .57
3.1.1 Mạch điều khiển 58
3.1.2 Mạch Cuk converter .61
3.1.3 Các mạch hồi tiếp dòng áp .63
3.1.4 Các mạch nguồn 67
3.2 Chương trình điều khiển .71
CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI ĐỘC LẬP
AA-121107_ISOLE 74
4.1 Giới thiệu về hệ thống pin mặt trời độc lập AA10-121107_ISOLE .74
4.2 Vận hành hệ thống pin mặt trời độc lập AA10-121107_ISOLE 84
4.2.1 Trình tự vận hành tủ điều khiển 85
4.2.2 Giới thiệu về bộ điều khiển BP-GM .86
4.2.3 Vận hành bằng Datapex .94
Chương 5: KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 106
5.1 Kết quả: .106
5.1.1 Kết quả khảo sát pin mặt trời .106
5.1.2 Kết quả phần thi công mạch 110
5.2 Nhận xét 112
5.3 Hướng phát triển .112
TÀI LIỆU THAM KHẢO 114
PHỤ LỤC : DATASHEET CỦA PIC 18F8722 .115